1、 年產2萬噸聚氯乙烯聚合反應釜設計 前言隨著計算機技術的發展, 微型計算機越來越廣泛地用于化工生產過程的控制。過去, 衙化公司電化廠的聚合釜控制由人工操作, 不但勞動強度大, 而且控制精度低, 往往發生樹脂轉型。從1 9 8 9 年開始, 衡化公司電化廠和衙化公司開發處對電化廠聚合釜的微機控制進行了開發研制工作, 總共投資了萬元。其控制對象主要是聚合釜下層溫度和夾套水溫。采用一臺單板針算機( 下位機)控制5 只聚合釜溫度, 并且通過R S 一2 32 C口向IB M一P C ( 上位機) 傳遞現場信息以實現數據的存儲、圖形顯示、打印制表等多種功能。該系統自1 9 9 0 .09 月投運以來,

2、不但安全可靠, 而且各項經濟技術指標均符合設計要求。聚氯乙烯是五大通用樹脂之一，由于具有良好的性能，應用領域最寬，在全世界得到了廣泛應用。我國是世界上PVC生產和消費發展最快的國家。本設計基于對PVC四種合成方法的比較，選用懸浮法聚合工藝。同時介紹了國內聚氯乙烯生產的常用技術，通過對懸浮法進行深入分析，提出聚氯乙烯生產技術的新方向。確定懸浮法聚氯乙烯生產工藝的基礎上進行了物料衡算，熱量衡算，設備選型等。在此基礎上,繪制聚合反應工段的基本工藝流程圖和主體聚合反應釜的裝配圖。經過本次設計,了解了化工工藝生產的各個環節和實施步驟, 掌握了化工設計的基本程序和方法,認識到理論實驗到工廠大規模生產的轉變

3、過程.II目錄前言I目錄II第一章 綜述11.1 國內外PVC發展狀況及趨勢11.1.1PVC簡介11.1.2國內聚氯乙烯發展動態及趨勢11.1.3國外聚氯乙烯發展動態及趨勢11.2聚合工藝方法21.2.1懸浮聚合31.3懸浮聚合工藝流程敘述31.3.1 加料系統41.3.2 聚合系統41.3.3 回收系統51.3.4 干燥系統51.4原料及其他主要組分61.5 原料及產品性能6第二章 影響聚合產品質量的因素7第三章 工藝計算83.1 物料衡算83.1.1 聚合釜83.1.2 出料槽103.1.3 汽提塔10第四章 化工設備的選型和設計計算134.1 聚合釜的選型134.1.1 驗算2045參

4、考文獻3129 第一章 綜述1.1 國內外PVC發展狀況及趨勢1.1.1PVC簡介聚氯乙烯(PVC)是五大通用合成樹脂之一，其制品具有質輕柔軟、機械強度高、耐腐蝕、絕緣透明等性能，廣泛應用于工業、農業、建筑、包裝等領域。1.1.2國內聚氯乙烯發展動態及趨勢 我國PVC發展的現狀。產能快速增長，結構調整勢在必行，截至2011年國內PVC總產量達97家，產能40萬噸以上的企業目前已經有17家了，產能的比重達到了45%以上，總體來看從2004年到2011年國內聚氯乙烯的產能和產量也在快速增長，我們可以看出產能方面從2004年產能達到664萬噸，到2011年2200萬噸。從產量上可以看到，2004年達

5、到了503萬噸，到2011年1295萬噸，增幅達到了231%。從市場的需求數據來分析，2007年中國的聚氯乙烯的表現需求量已經突破了1000萬噸，受到金融危機的影響，2008年表現的需求量下降到了923萬噸，隨著國內經濟政策刺激的顯現，2009年表現突破了1000萬噸，預計在2012年市場需求量將達到1416萬噸左右，與2011年相比將有4.1%的增長。 改變我國聚氯乙烯企業的規模結構、提高裝置國產化水平，改善我國聚氯乙烯行業經濟效益、提高競爭能力。 開發新品種，開拓新領域是我國聚氯乙烯行業的發展重點。目前，在這方面與國外的差距較大，也是進口量增加的一個因素。今后國內PVC行業應注重PVC專用

6、品種的開發與生產，通過各種改性技術增加PVC專用料比例，進一步拓寬應用領域，擴大市場份額，提高產品的附加值116J。如導電(抗靜電)PVC；低發泡擠出管材專用科：超高超低聚合度PVC；耐高溫食品瓶用混合料；超高流動性科；彈性料等。1.1.3國外聚氯乙烯發展動態及趨勢世界PVC的生產以乙烯為原料的占90以上，其余的是以乙炔為原料。國外PVC的發展趨勢主要在改進工藝路線、提高產品性能、減少環境污染等方面(1)PVC的生產發展趨勢是裝置大型化。聚合釜單臺容積已達135m3左右，多數為70110 m3。單套裝置能力最大已達50萬噸年。(2)采用高活性引發劑、復合分散劑、快速終止劑，縮短聚合反應周期，提

7、高聚合釜的生產強度，可提高到200tm3a以上，有的甚至達到500tm3.a。(3)優化工藝，節能降耗。如采用高效催化劑，減少設備尺寸，降低投資，提高收率，降低消耗，簡化凈化流程；粘釜技術不斷發展，形成噴涂防粘釜和改進釜壁材料兩種體系；開發節能型干燥器等。(4)開發新的原料路線，以乙烷為原料，替代價格相對較貴的乙烯，降低PVC的生產成本。(5)使用將氯化氫轉化為氯來替代原平衡氧氯化工藝的氧氯化單元，以簡化生產工藝、降低投資。1.2聚合工藝方法目前，PVC的聚合方法主要有四種：本體法、乳液法、溶液法、懸浮法。其中以懸浮法生產的PVC占總量近80%，在PVC生產中占重要地位。近年來，該技術已取得突

8、破性進展。1.2.1懸浮聚合借助機械攪拌和分散劑的作用，使VCM單體以小液滴懸浮在水中，形成穩定的懸浮體進行聚合。因采用懸浮法聚合PVC生成技術易于調節品種，生成過程易于控制，設備和運行費用低，易于大規模組織生產而得到廣泛的應用。懸浮法聚氯乙烯生產技術日新月異，并在工藝和工程兩方面都取得了突破性進展。在工藝技術方面，主要表現在：產品牌號多，質量穩定，用途日益廣泛，聚合反應和產品后處理技術日趨完善，能耗物耗降低等。在聚合工程技術方面，主要表現在：聚合釜大型化，聚合生產控制技術先進，聚合釜傳熱能力大，單釜生產強度高。我國PVC工業起步于1958年，生產工藝技術近十幾年來取得了長足的進展。如復合分散

9、劑和引發劑、鏈轉移劑、熱穩定劑和終止劑等的廣泛應用：防粘釜技術得到提高；在后處理工序中普遍采用連續汽提工藝；干燥多采用氣流或流化床干燥器等。但是長期以來，高消耗、低效率一直制約著我國聚氯乙烯行業的技術進步和整體水平的提高，其中聚合過程是主要影響環節。液態氯乙烯單體以水為分散介質，并加入適當的分散劑和不溶于水而溶于單體的引發劑，在一定溫度下，借助攪拌作用，使其呈珠粒狀懸浮于水相中進行聚合。聚合完成后，經堿洗、汽提、離心、干燥得到白色粉末狀PVC樹脂。選取不同的懸浮分散劑，可得到顆粒結構和形態不同的兩類樹脂。國產牌號分為SG-疏松型（“棉花球”型）樹脂；XJ-緊密型（“乒乓球”型）樹脂。疏松型樹脂

10、吸油性好，干流動性佳，易塑化，成型時間短，加工操作方便，適用于粉料直接成型，因而一般選用懸浮法聚合的疏松型樹脂，作為PVC制品成型的基礎原料。目前各樹脂廠所生產的懸浮法PVC樹脂，基本上都是疏松型的。 結合此次設計的基本要求可以得出：采用懸浮聚合。1.3懸浮聚合工藝流程敘述1.3.1 加料系統加料系統包括：VCM貯存與進料，脫鹽水的貯存與加料，注入水與沖洗水的加料，助劑的配制及加料（緩沖劑、調節劑、引發劑、終止劑）。進料方式主要有冷態非同步進料和熱水同步進料。先加入常溫的VCM和水,同時加入各種助劑,然后升溫開始聚合,被稱為冷態非同步進料。升溫需要4060min/釜,升溫使釜壁附近過熱,會分解

11、引發劑產生自由基引發聚合反應,在釜壁左右高溫區生成小分子產物;自由基遠離釜壁,在低溫區反應生成大分子量PVC,對質量均產生不利影響。熱水同步進料即同時加入VCM和熱水,使釜內溫度基本保持在反應溫度。加入引發劑后反應立即開始,可以省去釜的升溫時間,消除小分子PVC、大分子PVC,對提高產量和質量均有益。在防粘釜技術比較好的情況下,水溶性的引發劑用于熱水同步進料,避免了高溫下引發劑初始分布不均勻導致局部反應過熱而使魚眼數目增加。從釜底加入,不容易堵塞加料管入口。保證了樹脂產品魚眼不增加而反應時間縮短。1.3.2 聚合系統本工段包括聚合、汽提及壓縮冷凝回收等崗位。本工段的主要任務就是將氯乙烯經過懸浮

12、聚合成為聚氯乙烯，同時回收未反應的單體。具體工藝流程敘述如下：將軟水經軟水過濾器送至軟水計量槽，經流量計計量后加入清理好的聚合釜中，同時將分散劑、熱穩定劑、消泡劑、PH緩沖劑、引發劑等助劑加入；單體(精氯乙烯)則經單體過濾器過濾，由單體流量計計量后，經封閉的進料系統加入聚合釜中，在規定的溫度和壓力下使單體聚合，聚合完畢后加入終止劑，回收未反應單體，將物料用出料泵打入出料槽中。由聚合釜壓入出料槽中的懸浮液，用加料泵經過濾器、熱交換器送到汽提塔頂部，經蒸汽加溫、汽提，用塔頂冷凝器回收未反應單體，汽提塔底物料用出料泵經熱交換器回收熱量后，打入中間槽，再經離心機脫去大部分水后，將濕物料送干燥系統干燥。

13、1.3.3 回收系統1.單體氣提系統在國內，脫除PVC漿料中VCM的方法主要有：直接回收和壓縮冷凝與汽提結合兩種方法。直接回收法是將未反應的VCM氣體直接回收至氣柜，PVC漿料在回收槽中用壓縮空氣對漿料中殘留的大量VCM進行脫除，氣體直接放空，污染環境。壓縮冷凝與汽提結合的方法是將未反應的VCM氣體直接送入壓縮機，壓縮后的氣體經二級冷凝后送至聚合釜，漿料經蒸汽汽提,脫除的部分未反應的VCM直接回收至氣柜，經汽提后出塔的PVC漿料中殘留VCM質量分數由4001 000g/ g 降低至10g/ g【3】，這樣使 PVC樹脂中的VCM含量大大降【4】。日本窒素公司是將PVC漿料經初步閃蒸后，再連續送

14、入汽提塔，有效地回收未反應的VCM，未反應的VCM在后序裝置中液化，回用于聚合。采用此方法生產的PVC樹脂中含VCM質量分數可小于1g/ g ，甚至可達0.1g/ g。2.漿料氣提系統由汽提塔漿料槽底部來的漿料，經塊料破碎機破碎后，用汽提塔供給泵經板式換熱器與汽提完畢的漿料換熱，一部分從塔頂加入汽提塔，另一部分回流到漿料槽，同時蒸汽由汽提塔底部進入； VCM由蒸汽汽提帶走。塔釜漿料由塔底漿料泵送出，并與漿料槽來的漿料換熱后，一部分送到漿料混料槽，另一部分返回塔釜液位同時防止漿料中PVC沉降，汽提完畢的漿料中，VCM殘留量在30PPm左右，塔頂出來的含VCM的蒸汽，用冷凝器冷凝，由分離器分離，冷

15、凝液從分離器底經泵送至廢水貯槽，未凝的汽提經過濾器過濾，送至VCM回收工序，漿料送至干燥工序。1.3.4 干燥系統干燥主要有2種方式,即氣流干燥和流態化干燥。我國PVC工業化生產最初主要用的是氣流干燥器,但是隨著聚合工藝技術的發展,聚合生產能力提高,樹脂產品也朝著疏松型發展,氣流干燥器從生產能力和干燥效果等方面已經不能滿足生產的需要,后來發展到氣流干燥器,沸騰床干燥器和冷風冷卻3段干燥技術。但這樣動力消耗大,產品質量不是很好。目前主要用的是旋風干燥和臥式內加熱流化床。旋風干燥器結構簡單,投資較少,目前很多裝置都在用。臥式內加熱流化床綜合能耗比旋風干燥器要低,主要有多室沸騰床和兩段沸騰床2種。但

16、在生產中發現多室沸騰床的花板容易漏料,不同牌號切換時比較麻煩,且生產能力有限。兩段流化床改進了床的花板,操作穩定性好,易于產品牌號的切換,生產能力較大,具有良好的市場前景。本設計采用沸騰床進行干燥。1.4 原料及其他主要組分單體：氯乙烯純度99.98%分散劑【6】：PVC生產中所用的分散劑分為主分散劑和輔助分散劑7。本設計采用88%的聚乙烯醇和75%的聚乙烯醇。引發劑:由于聚乙烯懸浮聚合溫度在5060上下，根據反應溫度選擇合適的引發劑，其原則為在在反應溫度條件下引發劑的半衰期約為2小時最佳。常用過氧化乙酰環己烷硫酰、過氧化二月桂酰、過碳酸二環己酯等。本設計采用過氧化二碳酸（2乙基己基）酯。終止

17、劑：反應結束后殘余的自由基和引發劑殘留在樹脂中，為了保證質量要加入終止劑消除。當前,許多廠家選用二乙基羥胺 (DEHA)作為終止劑,其主要原因是DEHA終止效果好,而且無毒。本設計的終止劑是丙酮羧氨基硫脲(ATSC)。當反應出現緊急事故時，采用緊急終止劑NO終止反應。阻聚劑：本設計采用壬基苯酚作為阻聚劑。聚合反應終止后，PVC漿液中含有未反應的VCM。未反應的VCM既可以連續回收，也可以間歇回收。未反應的VCM有自由基引發劑，在回收系統的罐和管線中引發聚合，最終造成堵塞。因此要加壬基苯酚作為阻聚劑。緩沖劑：碳酸鈉、三聚磷酸鈉、磷酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鈣、碳酸銨等。本設計采用磷酸三鈣，磷酸三鈣是

18、一種粒狀固體，與水混合后加入聚合釜。磷酸三鈣不溶于水，所以需要進行不斷地攪拌。1.5 原料及產品性能氯乙烯 ： CH2=CHCl分子量62.50，無色易液化的氣體。液體的密度0912lgcm3。沸點-139。凝固點-160。自燃點472。臨界溫度142。臨界壓力55.2Pa。難溶于水、易聚合。能與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限36%-264。遇明火、高溫有燃燒爆炸的危險。VCM濃度為8%12%時有麻醉左右，高濃度會引起死亡。在PVC制品中VCM的含量上限為1.0×10-6。無空氣和水分的純氯乙烯很穩定，對碳鋼無腐蝕作用。有氧存在時，氯乙烯過氧化物，它可與水生成鹽酸從而腐蝕設備，過氧化

19、物還可以使氯乙烯產生自聚作用。長距離運輸時應加入阻聚劑氫醌。磷酸鈣：別名磷酸三鈣，化學式Ca3(PO4)2，分子量310.18。白色無定形粉末。溶于稀鹽酸、硝酸、磷酸、乙酸、亞硫酸，生成可溶性酸式磷酸鹽，也能溶于銨鹽溶液。不溶于水、乙醇和乙醚。熔點1670，密度3.14g/cm3。聚乙烯醇：是一種高分子聚合物，無臭、無毒，外觀為白色或微黃色絮狀、片狀或粉末狀固體。分子式為（C2H4O）n，絮狀PVA的假比重為（0.21 0.30）g/cm3，片狀PVA的假比重為（0.47±0.06）g/cm3。聚乙烯醇有較好的化學穩定性及良好的絕緣性、成膜性。具有多元醇的典型化學性質，能進行酯化、醚

20、化及縮醛化等反應。過氧化二碳酸（2乙基己基）酯：本品為無色透明液體，EHP活性氧2.70%，NaCl含量0.20%；相對密度0.964。商品為50%65%的甲苯、二甲苯、礦物油溶液；理論活性氧含量4.62%。含量為46%的EHP溶液的半衰期為40，10.33h；50，1.5h；受熱或見光易分解，儲運溫度15，時間少于3個月。丙酮縮氨基硫脲(ATSC)：為白色片狀結晶,熔點179-180。溶于酸,微溶于水和乙醇。對壬基苯酚：淡黃色粘稠液體。略有苯酚氣味。相對密度0.94-0.95（20/20）。沸點（95%）283-302。不溶于水，略溶于石油醚，溶于丙酮、四氯化碳、乙醇和氯仿。用于制備合成洗滌

21、劑、增濕劑、潤滑油添加劑、增塑劑等。由壬烯與苯酚在酸性催化劑存在下縮合而成。第二章 工藝條件影響因素聚氯乙烯聚合時主要影響因素討論如下:(1) 聚合溫度 聚合速度隨著溫度的升高而加快，但溫度升高鏈轉移速度加快會降低聚合度。在PVC生產中，聚合溫度由需要的聚合度確定。聚合溫度越高，生產的PVC聚合度越低。(2)聚合釜的傳熱能力反應的熱量是靠冷卻水移走的，如不能保證移熱能力，反應溫度就會失控，產生爆聚，不僅影響PVC質量，還會發生安全事故。有效地移走反應熱量的措施如下：提高冷卻水流速，增大換熱系數。上海氯堿化工股份有限公司在擴產改造中提高聚合釜冷卻水循環泵的流量和揚程使聚合釜生產強度提高了10。降

22、低冷卻水溫度，增大溫差。目前，國內多數企業采用7冷凍水替代冷卻水來提高聚合釜的移熱能力，但需要重新整定聚合釜控制參數PID。釜內設內冷管和擋板，通入冷卻水，加大換熱面積和移熱能力。設置釜頂回流冷凝器，采用冷凝VCM蒸氣的方法移走反應熱。改進聚合釜夾套結構，提高換熱系數，新型聚合釜一般采用半管式夾套，夾套移熱能力可提高15以上。加強釜內粘釜物的清除，減少污垢熱阻目前國外較先進的防粘釜技術能達到1000釜以上才需清釜國內先進的PVC企業已經能達到500釜以上才需清釜。采用后注水工藝。 第三章 工藝計算3.1 物料衡算3.1.1 聚合釜聚合釜由鍋體、鍋蓋、攪拌器、支承及傳動裝置、軸封裝置等組成，夾套

23、外壁焊接支座，聚合反應釜下部開有放料口。1.物料平衡圖 圖2-1 合釜物料平衡圖2.已知數據在本次設計中為年產2萬噸的PVC聚合。年生產時間為300天,。懸浮法聚氯乙烯聚合反應是一個間歇反應，每循環% 個周期反應稱之為% 個批次過程。聚合過程中的配方設計：名稱單體去離子水引發劑其它助劑用量（份）1001300.050.23.計算按已知配方可得出以下：（1）VC用量M1設單體的轉化率為85%，則每批投入的VCM量為：20000×103/（300×2×0.85）=39215.7kg/B聚合后處理過程中，會損失部分PVC。故設VCM的量： M1=40000 kg/B（2

24、）水的用量M2 設水油比為1.3:1，則M2= M1×1.3=52000kg/B（3）各助劑用量M3引發劑用量m1m1= M1×0.05%=26kg/B助劑的量m2m2= M1×0.2%= 104kg/B出料（以釜為標準）設損失的PVC量為420 kg 則，出料中PVC的量：40000×0.85+26420=33606 kg/B未反應VCM：40000×0.15=6000 kg/B設85%未反應的單體回收，則回收VCM：6000×0.85=5100 kg/B剩余VCM：60005100=900 kg/B4物料平衡表表2-1 聚合釜物料

25、衡算表序號 品名 進料量（kg） 出料量（kg）1 VCM 40000 900 回收51002 引發劑 26 03 助劑 104 1044 水 52000 520005 PVC 33606 損失420合計 92130 921303.1.2 出料槽1.物料平衡圖圖2-2 料槽的物料平衡圖2.計算 設出料槽中PVC損失為1%。則出出料槽的PVC為：33606336.06=33269.94 kg3.物料平衡表表2-2 出料槽物料平衡表序號 品名 進料量（kg） 出料量（kg）1 VCM 900 9002 助劑 104 1043 水 52000 520004 PVC 33606 33269.94 (損

26、失336.06) 合計 43290 432903.1.3 汽提塔汽提塔，就是依據氣液相的揮發度的不同或溶解度隨溫度的變化有明顯變化而進行分離的設備。本設計用水蒸氣進行氣提。1.物料平衡圖圖2-3. 汽提塔的物料平衡圖2. 已知數據漿料進口溫度t=80；蒸汽進口溫度 ：t底=110，壓強為3atm出汽提塔的VCM為50ppm，蒸汽出口溫度110，壓強為1atm收率：99.5%；PVC產品含水量：0.3%3.計算從這一步開始到篩分包裝為連續過程，因此，計算標準相應的轉換為千克/小時。則每小時生產的PVC量為：2×107/(300×24)=2777.8kg/h由PVC產品含水量為

27、0.3%，得絕干樹脂含量為：2777.8×99.7%=2769.5kg/h考慮各步收率，汽提塔：99.5%；離心機：99%；干燥：99%；包裝：98.5%故汽提塔進料中PVC量為2769.5/（0.995×0.99×0.99×0.985）=2883.2kg/h（1） 各物質進入汽提塔的量水量為：52000×(2883.2/33269.94)=4506.4kg/h助劑量為：104×(2883.2/33269.94)=6.9 kg/hVC的量為：900×(2883.2/33269.94)=78 kg/h（2） 各物質出汽提塔的量

28、出口PVC量為： 2883.2×0.995=2868.8kg/h；損失的PVC量為：14.4kg/hA.、取塔頂溫度為80，塔底溫度為110對于VCM t平均=（80+110）/2=95VCM的比熱：Cp90=26.602cal/克分子；Cp100=27.19cal/克分子用內插法求得，Cp95=26.605cal/克分子=0.4257kcal/kg110VCM汽化熱HVCM=3034cal/克分子=48.5kcal/kg水的比熱Cp90=4.22 KJ/kg·；Cp100=4.208KJ/kg·則，Cp95=4.214KJ/kg·=1.007kcal/

29、kg·.同理可計算出：CpPVC=1.8422KJ/kg=0.44kcal/kgB、3atm大氣壓下求水蒸氣的焓及溫度（3atm=304Pa）水蒸氣的焓：H300kPa=2728.5KJ/kg=651.84kcal/kg水蒸氣的溫度t300kPa=133.3C、1atm大氣壓下，110水的焓=461.34KJ/kg=110.21kcal/kg設蒸汽冷凝放熱量為Q放，通入蒸汽量為ykg/hQ放=y（651.84-110.21）=541.63y設物料吸收熱量為Q1，部分VCM氣化吸熱為Q2Q吸=Q1+Q2=Q放Q1=CpPVCWPVCt+CpVCMWVCMt+CpH2OWH2Ot=0.4

30、4×2883.2×（110-80）+0.4257×77.6×（110-80）+1.007×4482.3×（110-80）=174459.6kcal/h設從塔頂回收xkg/hVCMQ2=48.5xQ吸=Q1+Q2=174459.6+48.5x=541.63y 汽提塔出料中VCM含量為50ppm(77.6-x)/2883.2+6.9+4482.3+(77.6-x)+y=50×10-6 聯立、，解得： x=77.2 kg/hy= 329kg/h出料中VCM：77.677.2=0.4kg/h4.物料平衡表表2-3 汽提塔物料平衡表序

31、號 品名 進料量（kg/h） 出料量（kg/h）1 PVC 2883.2 26469.5 損失14.4 2 VCM 77.6 0.4 回收77.23 水 4482.3 4482.34 助劑 6.9 6.95 蒸汽 180.9 180.9 合計 7630.9 7630.9 第四章 化工設備的選型和設計計算20時，查表得VCM的密度為910 kg/ m3，則每批處理VCM體積為：VVCM=40000/910=43.96m3 水油比為1.3，則忽略引發劑和助劑的體積，則每批處理總體積為：V總= VVCM+ VH2O=43.96+52000/1000=95.96 m3取裝料系數=0.9，故聚合釜的容積

32、至少為95.96m3/0.9=106.6m3據此選30m3.聚合釜4臺1 技術特性釜體全容積31.7m3. 釜體設計壓力1.55MPa 釜體設計溫度100攪拌器型式三葉后掠式、三層 攪拌轉數 l.20r/min電機功率: 55kw 釜體高徑比:1.93 傳動方式: 上傳動減速機: 平行軸線開線齒輪傳動(輸出軸為空心軸)軸封: 雙端面平衡型機械密封, 軸徑D=125安全閥: 主體材料16Mn R + OCrl8Ni9(板厚14 + 3 和1 6 + 3 )2 用戶相匹配的工藝設計條件冷卻水流量 :1.7 0 一2 0 0 t/h冷卻水進口水溫:32 底軸承注水泵：流量0.1m3小時 壓力3. 2

33、MPa密封油站調整工作壓力:1.2 Mpa 一l. 6MPa噴淋閥氣源壓力0. 4 一1.6 MPa釜上電動機YB 280 M 6 V1, 隔爆dIIBT4 , 5 5kw , 380 V, 50Hz人孔密封水壓l.6 MPa設計結構特點.1 4.1.2 驗算式中，釜內壁給熱系數；釜外壁給熱系數；壁厚；釜壁傳熱系數（1） 釡內壁給熱系數1的計算式中，D：釡內徑（1600）；d：攪拌槳葉直徑；n：攪拌器轉數；：釜內物料的導熱系數；：釜內物料的密度；c：釜內物料的比熱；：釜內物料的黏度；w：壁溫下流體的粘度。(nd2/)為攪拌雷諾數NRe ，(3600c/)為普蘭特準數Pr，常數C隨聚合釜結構和攪

34、拌漿型式等而變。此操作下無擋板，選C=0.36。 懸浮液的密度懸浮體系各組分體積如下：（轉化率為70%）脫鹽水：26 m3VCM量：43.96×30%=13.2m3PVC量：43.96×70%×842.3/1400=18.5m3則懸浮體系總體積： 26+13.2+18.5=57.7m3各組分體積分率：水：x1=26/57.7=0.451； 1=984.7 kg/ m3VCM：x2=13.2/57.7=0.229；2=842.3 kg/ m3PVC：x3=18.5/57.7=0.321；3=1400 kg/ m3=xii=0.451×984.7+0.229

35、×842.3+0.321×1400=1086.4kg/ m3 浮液導熱系數的計算=c·2c+d-2d(c-d)/ 2c+d+d(c-d)式中：c，d分別為連續相和分散相的導熱系數；d為分散相體積分率。轉化率達70%的VCM懸浮聚合體系，有機粒子本身可看作聚氯乙烯分散在氯乙烯中的懸浮體系，再由有機粒子在水中構成總的懸浮體系。aPVC分散在VCM中的懸浮體系有機粒子的PVC-VCMPVC=18.5/（18.5+13.2）=0.584液態VCM導熱系數公式VCM=A·VCM·C VCM·（VCM/M）1/3其中，VCM=0.8423g/3；

36、C VCM=0.38 Kcal/ kg· ；M=62.5；A=1.52PVC連=1.52×0.8423×0.38×（0.8423/62.5）1/3=0.1158 Kcal/ hr mPVC分=0.14 Kcal/ hr m=0.1158×2×0.1158+0.14-2×0.584×(0.1158-0.14)/2×0.1158+0.14+0.584×(0.1158-0.14)=0.1295 Kcal/ hr mb.有機粒子分散于水中的m水50=64.78×10-2W/M 水60=65.9

37、4×10-2W/M內差法得水55=0.6536 W/M=0.5621 Kcal/ hr m=0.5621×2×0.5621+0.1295-2×(0.158+0.229)×(0.5621-0.1295)/2×0.5621+0.1295+(0.158+0.229) ×(0.5621 -0.1295)=0.653 Kcal/ hr m 懸浮液的比熱c55時：Cvcm=0.38 Kcal/ kg·；Cpvc=0.44 Kcal/ kg·查表C水50=4.174kJ/kg·；C水60=4.178 kJ/k

38、g·內差法得：C水55=4.176 kJ/kg·=0.997 Kcal/ kg·懸浮液各組分的質量分率：VCM質量=13.2×842.3=11118.4 kgH2O質量=26×984.7=25602.2 kgPVC質量=18.5×1400=29500kg總質量=11118.4+25602.2+29500=66220.6kg各組分的質量分率：xvcm=11118.4/66220.6=0.168xH2O =25602.2/66220.6=0.39xpvc =12964/66220.6=0.196c =xici=0.38×0.16

39、8+0.44×0.39+0.998×0.196=0.431 Kcal/ kg· 懸浮液的平均粘度和w=（1+0.5s）水/（1-s）4式中：s為分散相體積分率；水為反應溫度下水的粘度。水50=0.5494×10-3mPa·s ；水60=0.4688×10-3mPa·s內差法得水55=0.5091×10-3mPa·s=（1+0.5s）/（1-s）4=1+0.5(0.158+0.229)×0.5091×10-3/1-(0.158+0.229)4=4.3×10-3mPa·

40、s近似認為釡內壁溫度為夾套冷卻水溫度。t進=5，t出=7 t平均=6 水0=1.7921×10-3mPa·s ；水10=1.3077×10-3mPa·s內差法得：水6=1.5015×10-3mPa·sw=（1+0.5s）/（1-s）4=1+0.5(0.158+0.229) ×1.5015×10-3/1-(0.158+0.229)4=12.691×10-3mPa·s 其它參數的確定攪拌轉數：n=120r/min釡內徑： D=1700mm=1.7m取槳葉直徑：d=0.5T=0.5×1.7=

41、0.85m釡內壁給熱系數i=（0.36×0.653/1.7）（120×0.852×1086.4/60×4.3×10-6）0.67（3600×0.596×4.3×10-6/0.653）0。33（4.3×10-3/12.073×10-3）0.14=19802.9Kcal/ hr m(2) 釡外壁給熱系數0的計算夾套按普通方式進水。即釜夾套不設導流板，冷卻水自夾套下口進入，經夾套環隙直升而上由上口溢出。在夾套進口處水流速度雖很大，因夾套環隙面積大，使得水流速度很低，0很小，只有582698W/(m2

42、K)的程度。此時水流按自然對流方式進行傳熱。式中，Gr格拉肖夫數Pr普蘭克常數其中， ，為膨脹系數6下，水=0.5672W/(m )；Cp =4.2 kJ/(kg.)；=150.17×10-5Pa s計算得，0=582 W/(m2 )=501 Kcal/ hr m(3) 釡壁熱阻的計算碳鋼層厚：1=24mm 1=45 Kcal/ hr m不銹鋼層：2=3mm 2=15 Kcal/ hr m粘釡物：3=0.05mm 3=0.14 Kcal/ hr m水垢厚：40.2 4=1.5 Kcal/ hr m/=（24/45+3/15+0.05/0.14+0.2/1.5）×10-3=1.58×10-3 hr m2/ Kcal(4) 夾套傳熱系數K=0.003627hr m2/ Kcal解得：K=275.8Kcal/ hr m2=320.7W/( m2 )Q夾=K夾·S夾·tm式中，t1,t2傳熱介質進、出口溫度，。T反應液溫度，。設恒溫聚合時